Файл: Курсового проекта Проектирование виброизоляции агрегата с динамической нагрузкой.docx

Рисунок 10 – Пружинный виброизолятор [10]

3. 
   Принцип действия виброизолятора
   

В данной конструкции при возникновении резонансных колебаний за счет контакта втулок и отключения части витков пружины происходит периодическое изменение жесткости виброизолятора. Однако такое изменение жесткости не позволяет колебательной системе "отстроиться" от резонансного режима. Упругая система дважды за период колебаний изменяет собственную частоту и вновь возвращается к состоянию с исходной частотой, то есть происходит периодическое чередование процессов срыва резонансных режимов и затягивания в новый резонансный режим.

При определенных условиях такое периодическое изменение характеристик системы, ее раскачка даже более опасны, чем полное отсутствии виброизоляции, так как могут привести к возникновению параметрических резонансов со значительными амплитудами колебаний. Кроме того, в данном виброизоляторе практически отсутствует возможность рассеяния энергии паразитных колебаний. Вследствие вышесказанного, недостатком устройства является низкая эффективность виброизоляции объекта.

2. 
   Обоснование модели виброизолятора для вентилятора РВ-80-75-8-С1
   

Расчет ведется в соответствии с методикой, изложенной в пособии к МГСН 2.04-97 «Проектирование защиты от шума и вибрации инженерного оборудования в жилых и общественных зданиях» (далее - методика) [11].

Порядок выполнения расчета.

1. 
   Для снижения шума и вибрации, создаваемых агрегатами, имеющими частоты вращения менее 1800 мин^-1, предпочтительно применять пружинные виброизоляторы; при частоте вращения более 1800 мин^-1 и более допускается применение также резиновых виброизоляторов. В ходе расчета данной курсового проекта был выбран пружинный виброизолятор.
   
2. 
   Виброизоляторы следует располагать таким образом, чтобы сумма проекций расстояний вертикальных осей виброизоляторов от центра масс на две взаимно перпендикулярные оси, расположенные в горизонтальной плоскости и проходящее через центр масс системы, равнялись нулю.
   
3. 
   Общее количество виброизоляторов и их вращение, т.е. расстояния от центра масс агрегата до точек крепления виброизоляторов, определяют расчетом с учетом необходимости обеспечения устойчивости агрегата.
   
4. 
   Согласно пункту 1 выбраны пружинные виброизоляторы, далее расчет ведется в следующем порядке:
   
   1. 
      По таблице 2 методики определяют требуемую эффективность акустической виброизоляции ∆L_тр., дБ, в зависимости от вида виброизолируемого инженерного оборудования;
      
   2. 
      По рисунку 9 определяют допустимую частоту собственных колебаний в вертикальном направлении виброизолируемого агрегата f_zдоп, Гц, в зависимости от частоты вращения виброизолируемого агрегата мин^-1; ∆L_тр., дБ, и типа перекрытия на котором он установлен;
      

---

Рисунок 11 – Допустимая частота собственных вертикальных колебаний виброизолированного агрегата [11]

Обозначения, используемые на рисунке 11: а – подвальные этажи; б – тяжелые железобетонные покрытия (G≥ 500 кг/м²); в – легкие бетонные перекрытия (500 ˃ G ˃200 кг/м²); (цифры внутри графика указывают требуемую эффективность виброизоляции ∆L_тр., дБ).

Примечание: предельно допустимая частота собственных вертикальных колебаний агрегата f_zдоп не должна превышать значений, ограниченных пунктирными линиями для соответствующих типов перекрытий. При этом если в агрегате имеются части, вращающиеся с неодинаковой частотой, за расчетную принимается меньшая частота вращения.

3. 
   определяют по формуле (3) общую требуемую массу виброизолируемого агрегата М_тр, кг:
   

, (3)

где – эксцентриситет вращающихся частей агрегата, м(для вентиляторов и насосов можно приближенно принимать от 0,2 до 0,4 умноженных на 10^-3, м – при статической балансировке);

М_вр.ч – общая масса вращающихся частей агрегата, кг;

а_доп – максимально допустимая амплитуда смещения центра масс агрегата, м, определяемая по таблице 3 методики.

4. 
   Если общая требуемая масса М_тр, кг, больше массы агрегата М_а, определяют погрузочную массу М_п, кг, по формуле (4):
   

кг, (4)
Если общая требуемая масса М_тр, кг, больше массы агрегата М_а, то в дальнейшем в качестве М_тр­ принимают М_а.

5. 
   В соответствии с указаниями пункта 3 определяют необходимое количество виброизоляторов, n;
   
6. 
   Определяют статистическую нагрузку на один виброизолятор Р_ст, Н, по формуле (5):
   

, Н, (5)
где g = 9,8 м*с²;

n – количество виброизоляторов.

7. 
   Определяют расчетную максимальную рабочую нагрузку на один виброизолятор Р_maxрасч, Н, по формуле (6):
   

* Рст, Н, (6)
где f – основная расчетная чистота вынуждающей силы агрегата, Гц, определяется по формуле (7):

---

(7)

где N – частота вращения рабочего колеса (вентилятора), об/мин

8. 
   Далее определяются по формуле (8) требуемую суммарную жесткость всех виброизоляторов в вертикальном направлении одного виброизолятора k_zгр. по формуле (9).
   

, (8)

, (9)
где n – число виброизоляторов;

9. 
   Далее по паспортным данным находят (для пружинных виброизоляторов по таблице 4), подходящий тип виброизолятора по максимальной рабочей нагрузке на один виброизолятор и жесткости одного виброизолятора в вертикальном направлении при этом должны соблюдаться неравенства:
   

Р_max ≥ Р_maxрасч, Н, (10)

К_z ≤ К_zтр, Н/м, (11)

где Р_max – максимальная рабочая нагрузка на один виброизолятор, Н;

К_z – жесткость одного виброизолятора в вертикальном направлении, Н/м.

Если эти условия не соблюдаются, выбирают другой тип виброизолятора.

10. 
    Определяют собственную частоту колебаний виброизолированного агрегата в вертикальном направлении f_z, Гц, по формуле (12):
    

, Гц (12)

где g = 9,8 м*с.

11. 
    Определяют эффективность акустической виброизоляции ∆L, дБ, обеспечиваемую подобранной системой виброизоляции по формуле (13):
    

, Гц (13)
Найденное значение эффективности акустической виброизоляции ∆L, дБ, должно быть больше требуемой эффективности акустической виброизоляции ∆L, дБ, определенной по таблице 2 методики (пункт расчета 4.1).

2. 
   РАСЧЕТНАЯ ЧАСТЬ
   

Подбор виброизолятора в данной работе проводится расчетным методом, в соответствии с методикой, изложенной в пособии к МГСН 2-04-97 «Проектирование защиты от шума и вибраций инженерного оборудования в жилых и общественных зданиях» (далее - методика). Исходные данные для расчета приведены в таблицах 1 и 2.

1. 
   Для обеспечения допустимых уровней шума и вибраций в помещениях жилых и общественных зданий, создаваемых работой инженерного оборудования, необходимо соблюдение двух условий:
   а) эффективность акустической виброизоляции ∆L, не должна быть меньше значений ∆L_тр, приведенных в таблице 2 методики. Для данного случая эффективность акустической виброизоляции агрегата не должна быть меньше 26 дБ(рассмотрена глава «Центробежные вентиляторы с частотой вращения более 800 мин^-1»)
   

---

∆L_тр = 26 дБ;

б) собственная частота колебаний виброизолируемого агрегата в вертикальном направлении f₁ не должна превышать значений допустимых частот собственных колебаний в вертикальном направлении f_zдоп, определенных по рисунку 9, в зависимости от частоты вращения элементов виброизолирующего агрегата N, мин^-1, требуемой эффективности виброизоляции∆L, дБ, и типа перекрытия, на котором установлен агрегат.
Значение допустимых частот собственных колебаний в вертикальном направлении определенных по рисунку 9:

f_zдоп = 4 Гц.

2. 
   Для выполнения условий перечисленных в пункте 1, необходимо чтобы общая требуемая масса виброизолируемого агрегата с вращающимися частями М_тр, кг, была не меньше, чем рассчитанная по формуле (3).
   Принимаем значение эксцентриситеты вращающихся частей агрегата равным 0,4 * 10^-3
   

Ɛ = 0,4 * 10^-3 м.

Общая масса вращающихся частей агрегата взята из исходных данных:

М_вр.ч = 60,6 кг

Максимально допустимая амплитуда смещения центра масс агрегата определяется интерполяцией значений, представленных в таблице 3 методики:

а_доп = 0,11 * 10^-3 м.

находим общую требуемую массу виброизолируемого агрегата по формуле (3):

Масса агрегата М_а равна 287 кг, что меньше требуемой, в таких случаях ее необходимо увеличить до требуемой, например, частичным или полным заполнением внутреннего объема металлической рамы бетоном, или смонтировать агрегат на общей железобетонной (пригрузочной) плите, что и будет сделано в данной работе.

3. 
   В соответствии с пунктом 6.1 методики выбираем пружинные виброизоляторы (т.к. частота вращения вентилятора в данной работе менее 1800 мин^-1=).
   

Количество виброизоляторов выбирается в соответствии с таблицей к рисунку 62 руководства по подбору вентиляторов [6, с. 97].
Количество виброизоляторов – 5 штук.

По формуле (5) определяется статистическая нагрузка на один виброизолятор Р_ст, Н:

По формуле (6) определяется расчетная максимальная нагрузка на один виброизолятор Р_maxрасч, Н:
, Н
где f – основная расчетная частота вынуждающей силы агрегата, Гц, определяется по формуле (7):

---

4. 
   Требуемую суммарную жесткость виброизоляторов вертикальном направлении К_zтр, Н/м, определяют по формуле (8):
   

Требуемая жесткость в вертикальном направлении одного виброизолятора К_zтр определяется по формуле (9)

5. 
   По максимальной рабочей нагрузке на один виброизолятор Р_maxрасч и жесткости одного виброизолятора в вертикальном направлении К_zтр, пользуясь таблицей на рисунке 2 методики, выбираем виброизолятор ДО-43. Для него Р_max = 942 Н и К_z = 29,4 кН/м = 29400 Н/м. при этом должны соблюдаться неравенства (10) и (11);
   

Р_max ≥ Р_maxрасч, Н
К_z ≤ К_zтр, Н/м
Проверяем условия (10),(11):
1648 Н ≥ 1098 Н
29400 Н/м ≤ 69500 Н/м
Необходимые условия выполнены.

6. 
   Далее по формуле (12) определяется собственная частота колебаний виброизолированного агрегата в вертикальном направлении f_z, Гц:
   

7. 
   Как и сказано в первом пункте решения, подпункте а, эффективность акустической виброизоляции агрегата ∆L не должна быть меньше значений ∆L­_тр, приведенных в таблице 2 методики.
   

∆L_тр = 26 дБ.
для проверки этого условия определяем эффективность акустической виброизоляции ∆L, дБ, обеспечиваемую подобранной системой виброизоляции, по формуле (13):

31,1 ˃ 26 дБ, соответственно условие ∆L > ∆L_тр соблюдено.

Данный расчет показывает, что подобранная виброизоляция обеспечивает требуемую эффективность.

3. 1   2   3

---